DD282364A7

DD282364A7 - VERDAMPFERGUT SWITCHING CRUCIBLE

Info

Publication number: DD282364A7
Application number: DD31350388A
Authority: DD
Inventors: Udo Hartje; Andreas Mehnke; Peter Mueller
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1990-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdampfergut-Schalttiegel (Mehrtiegelanordnung), der bei Elektronenstrahlbedampfungsanlagen Anwendung finden kann. Erfindungsgemaesz wird eine effektive Kuehlung der jeweils in Eingriff stehenden Verdampfertiegel durch zueinander ortsfeste Anordnung von Elektronenquelle und Kuehlmittelaustritt im drehbaren Tiegelkarussell erreicht, wobei die Tiegelpositionen durch ein Malteserkreuzgetriebe reproduzierbar fixiert werden.{Vorrichtung; Tiegel; Bedampfung; Elektronenstrahlbedampfungsanlage; Tiegelkarussell; Mehrtiegelanordnung; Malteserkreuzgetriebe; Positionierung; Kuehlung; Elektronenquelle; Elektronenkanone}The invention relates to a Verdampfergut-switching crucible (multi-pot arrangement), which can be used in electron beam deposition systems. According to the invention, effective cooling of the respectively engaged evaporator crucibles is achieved by mutually stationary arrangement of the electron source and coolant outlet in the rotatable crucible carousel, the crucible positions being reproducibly fixed by a Maltese cross gear mechanism. Crucible; vapor deposition; Elektronenstrahlbedampfungsanlage; Cup carousel; More crucible assembly; Geneva; Positioning; Cooling; Electron source; Electron gun}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Mehrt;?gelanordnung für Elektronenstrahlbedampfungsanlagen, die insbesondere in der Mikroelektroniktechnolojie und in wissenschaftlichen Laboranlagen Anwendung finden kann.The invention relates to a multilayer gel arrangement for electron beam vapor deposition systems, which can be used in particular in microelectronics technology and in scientific laboratory installations.

Characteristic of the known state of the art

Es sind bereits Mehrtiegelanordnungen bekannt, bei denen der Elektr. nenstrahl der Elektronenquelle (Elektronenkanone) nach den Haltepositionen von Rastgetrieben oder von Winkelstelleinrichtungen, die ein Tiegelkarussell bewegen können, justiert wird (DE-PS 3316554).There are already Mehrtiegelanordnungen known in which the electr. NEN beam of the electron source (electron gun) after the holding positions of locking gears or of angle adjusting devices that can move a crucible carousel is adjusted (DE-PS 3316554).

Nachteilig ist hierbei der hohe Aufwand für die exakte, reproduzierbare Positionierung der einzelnen Tiegel und dieThe disadvantage here is the high cost of the exact, reproducible positioning of the individual crucibles and the

Überwachung dieser Positionen, da der Brennfleck des Elektronenstrahls stets auf dem Verdampfergut (Ingot) liegen muß. Ein Aufheizen des Tiegels selbst oder des Tiegelkarussells kann zu seiner Zerstörung und im schlimmsten Fall, beim Durchbrennen der Tiegelwandung, infolge des austretenden Kühlwassers auch zur Schädigung der Vakuumanlage führen.Monitoring of these positions, since the focal spot of the electron beam must always be on the evaporator (ingot). A heating of the crucible itself or crucible carousel may lead to its destruction and in the worst case, when burning through the crucible wall, due to the escaping cooling water to damage the vacuum system.

Ein weiterer Nachteil bekannter Mehrtiegelanordnungen besteht in der unbefriedigenden Lösung der Kühlungsprobleme.Another disadvantage of known multi-pot arrangements is the unsatisfactory solution to the cooling problems.

Üblicherweise funktioniert die Kühlung unabhängig von der Positionierung der einzelnen Tiegel derart, daß das Tiegelkarussell von einem System von Kühlkanälen und/oder Höhlungen durchzogen wird oder alle Tiegel, einschließlich der ungeheizten, parallel gekühlt werden.Usually, the cooling functions regardless of the positioning of the individual crucibles such that the crucible carousel is traversed by a system of cooling channels and / or cavities or all crucibles, including the unheated, are cooled in parallel.

Die Herstellung eines solchen Kühlsystems in einem massiven Kupferblock (Tiegulkarussell) ist sehr aufwendig.The preparation of such a cooling system in a massive copper block (Tiegulkarussell) is very expensive.

Außerdem ist der Leitungswiderstand des Kühlsystems sehr groß, oder es werden sehr große Kühlmitteldurchflußmengen benötigt, um eine sichere Kühlung auch des im Verdampfungsmodus befindlichen Tiegels zu gewährleisten.In addition, the line resistance of the cooling system is very large, or very large coolant flow rates are needed to ensure safe cooling and the crucible located in the evaporation mode.

Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen eine festpositionierte Kühlmittelzufuhr und eine an anderer Stelle befindliche Kühlmittelabfuhr unterhalb der Auftreffstelle des Elektronenstrahles angeordnet sind (DE-OS 3010925). Hierbei ist jedoch wegen der sehr breiten Wärmeübergangszone nur eine geringe Effektivität der Kühlung zu verzeichnen.There are also known solutions in which a fixed-positioned coolant supply and located elsewhere coolant discharge are arranged below the point of impact of the electron beam (DE-OS 3010925). However, due to the very wide heat transfer zone, only a low degree of cooling effectiveness is observed here.

Aus der SU-PS 1068542 ist ein Lichtbcgenverdampfer bekannt, bsi dem die Kühlmittelzufuhr und -abfuhr durch ein doppelwandiges Rohr erfolgt, wobei im äußeren Rohr der Zufluß und im inneren Rohr der Abfluß stattfindet. Hierbei soll jedoch die gesamte Anodenfläche intensiv gekühlt werden, wogegen bei Elektronenstrahlverdampferanordnungen ausschließlich die (kleinflächige) Irlektronenstrahlauff reffstelle, aber mit hoher Effektivität, gekühlt werden muß.From SU-PS 1068542 a Lichtbcgenverdampfer is known, bsi the coolant supply and discharge takes place through a double-walled tube, the outflow takes place in the outer tube and the drain in the inner tube. In this case, however, the entire anode surface to be cooled intensively, whereas in electron beam evaporator arrangements only the (small area) Irlektronenstrahlauff reffstelle, but with high efficiency, must be cooled.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgte das Ziel, eine kostangünstige Gestaltung eines Mehrtiegelverdampters zu erreichen, der einfach zu handhaben ist und eine hohe Betriebssicherheit aufweist.The invention has the aim of achieving a cost-effective design of a multi-pot evaporator, which is easy to handle and has a high reliability.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, r !ne Tiegelanordnung für Elektronenstrahlbedampfungsanlagen zu gestalten, die ohne Zwischenbelüftur-^en der Vakuumanlage den Wechsel des Verdampfungsgutes gestattet und dabei nur feste reproduzierbare Stellungen der Verdampfertiegel relativ zum Elektronenstrahl zuläßt. Darüber hinaus sollte eine sichere und effektive Kühlung des aufgeheizten Verdampfertiegels durch kürzestmögliche Wegführung des Kühlmittelstromes erreicht werden. Erfindungsgem iß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elektronenquelle und die Austrittsöffnung des Kühlmittels ortsfest zueinander ang.nrdnet sind. Dabei befindet sich die Kühlmittelaustrittsöffnung innerhalb eines drehbaren Tiegelkarussells, so daß die im Tiegelkarussell eingelassenen einzelnen Tiegel durch Drehung des Tiegelkarussells mit Hilfe eines Malteserkreuzgetriebes in feste Rastpositionen gebracht werden können, bei denen sich stets ein Tiegel unmittelbar über der Austrittsöffnung für das Kühlmittel befindet. Sogar bei fehlerhaften Zwischenpositionen mündet der Kühlmittelstrahl stets unter der Auftreffstelle des Elektronenstrahls. Das Malteserkreuzgetriebe sichert dabei einfach die reproduzierbare Positionierung der Tiegel über dem ortsfest angeordneten Kühlmittelaustritt und somit eine effektive Kühlung.The invention was based on the object of designing a crucible arrangement for electron beam vapor deposition systems which permits the exchange of the vaporization material without intermediate ventilation of the vacuum system and thereby permits only fixed, reproducible positions of the evaporator crucible relative to the electron beam. In addition, a safe and effective cooling of the heated evaporator crucible should be achieved by the shortest possible routing of the coolant flow. According to the invention, the object has been achieved in that the electron source and the outlet opening of the coolant are fixed to each other ang.nrdnet. In this case, the coolant outlet opening is within a rotatable crucible carousel, so that the sunken in the crucible carousel individual crucible can be brought by rotation of the crucible carousel using a Maltese cross gear in fixed detent positions in which there is always a crucible immediately above the outlet opening for the coolant. Even with faulty intermediate positions, the coolant jet always opens below the point of impact of the electron beam. The Maltese cross gear simply secures the reproducible positioning of the crucible above the stationary coolant outlet and thus effective cooling.

Anhand zweier Fig. soll die Erfindung näher beschrieben werdenWith reference to two figures, the invention will be described in more detail

Es zeigen: Show it:

Fig. 1: Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung Fig. 2: Draufsicht auf das Tiegelkarussell.Fig. 1: section through the device according to the invention Fig. 2: top view of the crucible carousel.

Das Tiegelkarussell 1 mit den Tiegeln 2 und dem Verdampfergut 3 ist auf eine Welle 4 angeflanscht, die vom Malteserkreuz eines Malteserkreuzgetriebes 5 in die Arbeitsstellungen gebracht wird.The crucible carousel 1 with the crucibles 2 and 3 Verdampfergut is flanged onto a shaft 4, which is brought from the Maltese cross of a Maltese cross transmission 5 in the working positions.

Die durchbohrte Welle 4 ist vakuumdicht durch den Boden der Bedampfungsanlage 6 hindurchgeführt und nimmt das feststehende Kühlmittelzulaufrohr 7 aus dessen Austrittsöffnung für das Kühlmittel 10 sich dem in Eingriff stehenden Tiegel 2 anschmiegt.The pierced shaft 4 is vacuum-tightly passed through the bottom of the vapor deposition system 6 and takes the fixed coolant inlet pipe 7 from the outlet opening for the coolant 10, the nestling pot 2 conforms.

Zwischen der Austrittsöffnung 10 des Kühlmittelzulaufrohres 7 und dem Boden des Tiegels 2 bildet sich eine DrosseNelle, welche das Kühlmittel auf kürzestem Wege erreicht und bei geringem Leitungswiderstand in voller Menge passiert, ehe es durch beliebige Höhlungen des Tiegelkarussells und anschließend durch den Raum zwischen Zulaufrohr 7 und Bohrungsinnenwand der Welle 4 nach außen gelangt.Between the outlet opening 10 of the coolant inlet pipe 7 and the bottom of the crucible 2, a DrosseNelle, which reaches the coolant by the shortest route and passes at low resistance in full amount, before passing through any cavities of the crucible carousel and then through the space between the inlet pipe 7 and Bore inner wall of the shaft 4 comes to the outside.

bie Bewegungsverhältnisse des Malteserkreuzgetriebes 5 sichern die richtigen Arbeitsstellungen der Tiegel 2 bezüglich Elektronenstrahl 9 und Kühlmittelaustrittsöffnung 10 ohne kritische Winkeltoleranzen am Tiegelkarussell 1 und an der außerhalb des Rezipienten liegenden Antriebswelle A₁ unabhängig davon, ob eine Handbedienung oder ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist.bie movement conditions of the Maltese cross transmission 5 secure the correct working positions of the crucible 2 with respect to electron beam 9 and coolant outlet 10 without critical angular tolerances on crucible carousel 1 and lying on the outside of the recipient drive shaft A ₁ regardless of whether a manual or electric drive is provided.

Claims

An evaporative material control crucible for electron beam vapor deposition apparatus comprising a crucible carousel containing a plurality of crucibles attached to a pierced shaft rotatably guided by the recipient wall, a fixed electron source and a fixed coolant feed tube located inside the pierced shaft through the recipient wall, between coolant feed tube and Wall of the bore of the return flow of the coolant takes place and on the rotatable shaft a Maltese cross gear for stepwise positioning of the crucible carousel arranged crucible is fixed, characterized in that the coolant outlet opening (10) of the stationary coolant supply pipe (7) in a rotatable crucible carousel! (1) is positioned below the point of impact of the electron beam (9).

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